基于本體的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型構(gòu)建分析

◆查曉穎

（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 212016）

基于本體的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型構(gòu)建分析

◆查曉穎

（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇 212016）

基于現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)存在的對(duì)海量異構(gòu)設(shè)備缺乏統(tǒng)一描述現(xiàn)狀，相關(guān)研究人員基于本體提出了具有針對(duì)性物聯(lián)網(wǎng)資源描述模型的構(gòu)建方案，在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源特點(diǎn)展開詳細(xì)分析前提下將設(shè)備具體劃分為控制、屬性、隱私及狀態(tài)等幾大方面資源類型進(jìn)行綜合闡述探討，進(jìn)而通過相關(guān)案例數(shù)據(jù)致使該模型結(jié)構(gòu)能夠得到有效應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型具有較好發(fā)展前景。本文主要對(duì)基于本體的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型構(gòu)建展開有效研究分析。

本體；物聯(lián)網(wǎng)；設(shè)備資源；模型構(gòu)建

0 前言

根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示可知，物聯(lián)網(wǎng)一詞最早出現(xiàn)于1999年，是由MIT Auto-ID教授主任提出，在科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展背景下其概念內(nèi)容也在不斷更新豐富，現(xiàn)階段將物聯(lián)網(wǎng)主要定義為利用二維碼來對(duì)相關(guān)設(shè)備儀器進(jìn)行識(shí)別、讀取、紅外線感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)及激光掃描等工作，基于某種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)能將互聯(lián)網(wǎng)與其他物品實(shí)現(xiàn)有效連接，進(jìn)行達(dá)到信息資源傳遞最終目的。由此可知，基于本體的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型構(gòu)建也顯得勢(shì)在必行，對(duì)設(shè)備之間信息數(shù)據(jù)的有效共享起到了良好促進(jìn)作用。

1 基于本體的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型構(gòu)建分析

基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體設(shè)備角度來看，其需要在經(jīng)過一系列詳細(xì)描述之后方可成為能夠有效應(yīng)用資源，而本文核心主旨便是基于互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)，在本體條件下來對(duì)設(shè)備資源模型進(jìn)行構(gòu)建，進(jìn)而便于實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源的統(tǒng)一性闡述分析，如下圖1。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述流程圖

由該圖可以了解到，在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備層結(jié)構(gòu)中往往存在著海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源，其具有種類繁多且相互異構(gòu)等特點(diǎn)，如執(zhí)行器、傳感器及其他設(shè)備等，其基于設(shè)備特征都將被劃分到各類型之中，如執(zhí)行器被劃分到控制資源中，傳感器被劃分到感知資源中，最終再以統(tǒng)一接口形式實(shí)現(xiàn)傳遞發(fā)布，便于充分展現(xiàn)各類業(yè)務(wù)效果和功能[1]。

1.1 基于本體背景下的模型構(gòu)建過程

基于相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示可知，本體這一詞匯最早應(yīng)用在哲學(xué)領(lǐng)域，是指對(duì)系統(tǒng)性的客觀解釋闡述，是對(duì)共享模型的一種規(guī)范性介紹，在某種程度上其促進(jìn)了信息技術(shù)、知識(shí)方面及人工智能行業(yè)的發(fā)展速度，并且本體還能針對(duì)某一領(lǐng)域內(nèi)的某方面知識(shí)展開統(tǒng)一化描述，進(jìn)而充分體現(xiàn)該方面知識(shí)的具體功能應(yīng)用，現(xiàn)階段，本體已在數(shù)字圖書館、知識(shí)工程項(xiàng)目、信息檢索、智能體系及異構(gòu)集成等領(lǐng)域得到廣泛化應(yīng)用。同時(shí)基于Perez等提出的本體模型分類方法構(gòu)建可以將模型構(gòu)建環(huán)節(jié)劃分為以下幾大點(diǎn)：分別是關(guān)系、函數(shù)、實(shí)例、公理及類等，得到具體本體模型如下：O=｛R，F(xiàn)，A，I，C}；其中往往R代表的是類之間的互相關(guān)系，如整體和局部、屬性和實(shí)例等等；F代表的是將函數(shù)可以更加直觀性的凸顯，如 F=C1×C2×...×Cn-1；A代表的是公理的集合；I代表的是實(shí)例集合；C代表的則是類的具體含義，可將其進(jìn)一步劃分為基本類別，而基本類別又包含屬于其的各子類別。在對(duì)上述有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源模型構(gòu)建了解基礎(chǔ)上，相關(guān)人員需要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自身屬性及特征展開針對(duì)性分析探討，進(jìn)而對(duì)其各類資源類型和類相互關(guān)系有效總結(jié)闡述，借此來建立基于本體條件下的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型總體框架，實(shí)現(xiàn)模型的有效細(xì)化效果[2]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源模型簡(jiǎn)要概述

現(xiàn)階段，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的資源模型描述可具體劃分為以下幾點(diǎn)：第一，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生產(chǎn)反饋信息。具體包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自身運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備資源的儲(chǔ)存和控制反饋等信息資源等，可以將其劃分為狀態(tài)類型和歷史信息類型兩方面；第二，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用戶權(quán)限。由于不同物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備類型對(duì)于不同用戶所展現(xiàn)出的權(quán)限控制標(biāo)準(zhǔn)也是存在一定差距，因而可將此種類型列入到隱私類之中；第三，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自身信息資源。具體包括設(shè)備類型、設(shè)備參數(shù)屬性及控制訪問接口等，因而可以將其具體劃分為控制類型和屬性類型。

由此可知，歷史信息類型主要存在目的就是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查看和有效控制；而隱私信息類型則是指要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備歷史信息及狀態(tài)實(shí)行用戶權(quán)限控制。除此之外，基于上述內(nèi)容分析得出結(jié)論，可以基于狀態(tài)、屬性、控制及隱私等方面環(huán)節(jié)來對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源模型展開有效描述，并基于此設(shè)計(jì)出相應(yīng)類概念，在各個(gè)類之間關(guān)系進(jìn)行有效分析展示，從而建立基于本體的設(shè)備資源描述模型總體架構(gòu)，具體如下：第一，狀態(tài)類型。具體是指對(duì)各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)、反饋狀態(tài)及采集狀態(tài)等進(jìn)行統(tǒng)一反映，而工作狀態(tài)又包括狀態(tài)數(shù)值、狀態(tài)名稱；反饋狀態(tài)又包括反饋格式、反饋類型及反饋數(shù)據(jù)信息等；而采集狀態(tài)則又包括采集類型、格式及數(shù)據(jù)信息等。第二，屬性類型。具體是指對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自身屬性展開詳細(xì)描述，如基本屬性、生產(chǎn)者屬性及所有者屬性等。第三，控制類型。具體是指針對(duì)設(shè)備控制訪問接口數(shù)據(jù)信息展開詳細(xì)描述，又將其分為控制類別和參數(shù)等信息。第四，隱私類型。具體是指對(duì)設(shè)備控制訪問用戶權(quán)限的控制，包含狀態(tài)訪問權(quán)限、歷史信息及控制權(quán)限等方面內(nèi)容[3]。

2 面向智慧化辦公室的具體應(yīng)用分析

2.1 應(yīng)用背景闡述

在人們生活質(zhì)量的不斷提升背景下，智慧辦公室形態(tài)也逐漸在人們?nèi)粘Ｉ钪械玫綇V泛應(yīng)用，其作為以往傳統(tǒng)辦公室形態(tài)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效結(jié)合生成的產(chǎn)物，不但能為人們提供正常工作環(huán)境，還能借助電子化手段為其帶來一個(gè)安全舒適辦公狀態(tài)。然而基于目前實(shí)際情況來看，市場(chǎng)上存在的智慧辦公室也存在一定問題，如數(shù)字?jǐn)z像頭等高科技技術(shù)不夠先進(jìn)、周圍環(huán)境信息采集能力較弱、無法全面完整實(shí)現(xiàn)對(duì)辦公環(huán)境的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)記錄及不具備相對(duì)統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備描述模型等[4]。因此為了有效解決上述問題，本文主要基于本體條件下設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧化辦公室系統(tǒng)，其不但能夠充分支持對(duì)環(huán)境溫度、濕度計(jì)人體感應(yīng)等傳感器運(yùn)行的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，還能夠有效展開相關(guān)有害氣體及PM2.5的控制監(jiān)測(cè)，再加上網(wǎng)絡(luò)攝像頭監(jiān)控設(shè)備和聲音報(bào)警設(shè)備的安裝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智慧辦公室的全面監(jiān)控。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效管理，進(jìn)而充分凸顯出智慧辦公室各項(xiàng)應(yīng)用功能，相關(guān)研究人員就需要基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源模型描述基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)異構(gòu)設(shè)備展開詳細(xì)描述分析，進(jìn)而便于實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息資源的有效共享，為更好凸顯業(yè)務(wù)功能效果提供良好保障[5]。

2.2 設(shè)備資源的統(tǒng)一描述分析

根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，原有系統(tǒng)模型底部主要接入各種類型設(shè)備，即為不同類型傳感器和執(zhí)行器等，并且再加上具有視頻采集功能攝像頭的安裝，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備接口、數(shù)據(jù)格式異構(gòu)性的有效防止，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的統(tǒng)一化管理。因此本文基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述前提下，針對(duì)各個(gè)設(shè)備展開了詳細(xì)化資源闡述，不同種類設(shè)備具有的不同應(yīng)用功能主要體現(xiàn)在不同類資源上，而本文主要涉及到的溫度、濕度等傳感器設(shè)備也具有一定程度的數(shù)據(jù)信息采集功能，可以借助狀態(tài)方式來對(duì)其詳細(xì)查看，并且其還對(duì)隱私信息、屬性信息等起支持作用。由此可知，其也具備屬性、隱私、狀態(tài)及控制等資源類型。

同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備資源描述的有效儲(chǔ)存?zhèn)鬟f，相關(guān)人員需要通過格式化手段來對(duì)其闡述，當(dāng)前主要包含的集中描述語言如下：第一，XML。其屬于一種適用于電子文件標(biāo)記的語言類型，具有結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)，能夠允許用戶對(duì)自身語言標(biāo)記進(jìn)行定義，并且該種語言類型較為適合萬維網(wǎng)傳遞，能夠利用統(tǒng)一化形式實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和供應(yīng)商之間數(shù)據(jù)的有效轉(zhuǎn)換，而W3C在1998年提出了XML1.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，能對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步簡(jiǎn)化作用。第二，JSON。其屬于一種輕量級(jí)別的數(shù)據(jù)交換模式，能完全獨(dú)立于語言之外，為人們更好閱讀和撰寫提供了極大便利性，并且還能適用于設(shè)備生成解析，支持多種語言，如 PHP、Python、ColdFusionn、Java等，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)器終端的有效解析。第三，YAML。其屬于一種能被電腦客觀直接識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，具有可讀性較強(qiáng)且便于閱讀等特點(diǎn)，主要用于表達(dá)資源信息的編程式語言，并且其與XML相比較而言語法表達(dá)更為簡(jiǎn)單[6]。充分考慮到上述設(shè)備資源模型描述特點(diǎn)，本文考慮采用JSON語言形式作為基于本體物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源的主要描述性語言，其不但能全面詳細(xì)表達(dá)出本模型所包含的所有內(nèi)容，還能比其他兩種語言形式更加簡(jiǎn)練化，儲(chǔ)存空間總體比例較小，具體格式如下：

"Device ID"：{

"Attribute"：{

"type 1"："value 1"，

"type 2"："value 2"，

"type 3"："value 3"

}，

"Status"：{

"type 4"："value 4"，

"type 5"："value 5"，

"type 6"："value 6"

}，

"Control"：{

"type 7"："value 7"，

"type 8"："value 8"，

"type 9"："value 9"

2.3 業(yè)務(wù)功能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

基于上文了解到，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備系統(tǒng)中各設(shè)備的資源模型描述可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效共享，并且在此基礎(chǔ)上還能充分展現(xiàn)出智慧辦公室的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，具體包括以下幾種類型：第一，一旦人體感應(yīng)傳感器監(jiān)測(cè)到非工作時(shí)間范圍內(nèi)出現(xiàn)辦公室人員出入等情況，便會(huì)立即啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)攝像頭展開監(jiān)控拍照記錄；第二，辦公室正常工作時(shí)間內(nèi)，一旦檢測(cè)到空氣中含有有毒氣體或是PM2.5空氣質(zhì)量較差，則要通過執(zhí)行器等設(shè)備來發(fā)出警報(bào)向相關(guān)人員提示；第三，在傳感器對(duì)室內(nèi)溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)其數(shù)值較大，要立即進(jìn)行紅外發(fā)射器的啟動(dòng)，進(jìn)而來大大降低空氣溫度、濕度，促使室內(nèi)空氣環(huán)境達(dá)到適宜狀態(tài)。因此針對(duì)上述提到的三種情況需要及時(shí)制定詳細(xì)流程，從而最大限度避免不利情況產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

總而言之，現(xiàn)階段我國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展明顯存在缺乏系統(tǒng)資源描述模型等問題，因而基于本體條件下的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型構(gòu)建勢(shì)在必行，可以將設(shè)備資源詳細(xì)劃分為屬性、狀態(tài)、控制及隱私等幾方面內(nèi)容，對(duì)其實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化的描述分析，進(jìn)而有利于實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間數(shù)據(jù)信息的有效共享。在此以智慧辦公室為例，將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源描述模型具體應(yīng)用其中，并制定了相應(yīng)語言格式標(biāo)準(zhǔn)，便于針對(duì)設(shè)備資源描述過程展開針對(duì)性分析，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資源模型構(gòu)建的最佳效果，在未來發(fā)展過程中也具有較遠(yuǎn)發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值。

[1]程珊珊．基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)環(huán)境中感知模型構(gòu)建[J]．無線互聯(lián)科技，2014．

[2]李剛，雷國平，唐彥等．黑龍江國土資源數(shù)據(jù)高效利用云計(jì)算模型構(gòu)建[J]．哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2013．

[3]郭新宇．農(nóng)村物聯(lián)網(wǎng)信息資源可視化服務(wù)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用[J]．中國科技成果，2015．

[4]秦勇．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體育信息管理[J]．電子設(shè)計(jì)工程，2016．

[5]楊成，繆培培，胡旺等．互聯(lián)網(wǎng)+背景下智慧學(xué)習(xí)支持服務(wù)研究[J]．終身教育研究，2017．

[6]張思源．物聯(lián)網(wǎng)安全問題分析及安保機(jī)制構(gòu)建[J]．卷宗，2016．